【加工中心換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)13000字（論文）】

加工中心換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)機(jī)械手是現(xiàn)代機(jī)械文明的一種產(chǎn)品，它的存在使制造業(yè)更好的發(fā)展。機(jī)械手因?yàn)榭梢栽趷毫拥沫h(huán)境下工作且能提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)被制造業(yè)所關(guān)注和應(yīng)用。本設(shè)計(jì)首先講解了加工中心換刀機(jī)械手的發(fā)展及其結(jié)構(gòu)類型。進(jìn)行了刀庫、刀具和自動(dòng)換刀裝置的選擇，并確定了機(jī)械手手爪的類型、刀具夾持方式和機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，最后計(jì)算確定機(jī)械手滿足強(qiáng)度要求。本次設(shè)計(jì)優(yōu)化了機(jī)械手的功能、采用彈簧夾頭和液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手等關(guān)鍵技術(shù)、利用盤式刀庫和輔助刀具，提高了數(shù)控機(jī)床工作性能，而且使得它的配套結(jié)構(gòu)造價(jià)減少。關(guān)鍵詞：加工中心；機(jī)械手；刀庫；設(shè)計(jì)1前言 [21]計(jì)算出的自由高度應(yīng)圓整至尺寸參數(shù)系列中的H0推薦值。我們?cè)跈C(jī)械手選用的彈簧由圓柱螺旋彈簧和圓柱螺旋壓縮彈簧。普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑D、中徑D2、內(nèi)經(jīng)D1、節(jié)距p、彈簧絲直徑d，如圖9所示：圖9彈簧我們選用的彈簧規(guī)格見表2：表2彈簧編號(hào)彈簧絲直徑d（mm）彈簧中徑D2（mm）節(jié)距p（mm）10.5321.283.07191.682.82230.741.55其中，彈簧1為圓柱螺旋拉伸彈簧，彈簧2、19、23為圓柱螺旋壓縮彈簧。3.5.2彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧19的設(shè)計(jì)過程計(jì)算、校核步驟如下：原始條件： 最大工作載荷：Pn=5.5kg最小工作載荷：P1=0kg工作行程：h=3mm負(fù)荷種類：第二類端部形式：端部并緊并磨平，支承圈為一圈制造精度：主要參數(shù)的制造精度為2級(jí)彈簧材料：碳素彈簧鋼絲第二類根據(jù)Pn，查表9-11REF_Ref6680\r\h[21]，得到彈簧的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 表3彈簧19dD2PPAFAPd’IQ1.68.02.8411.3540.88712.80025.1200.0039彈簧要求的剛度：P’=（Pn-P1）/h=（5.5-0）/3=1.83（kg/mm）有效圈數(shù)：N=Pd’/p’=12.800/1.83=6.99取n=7（11）計(jì)算項(xiàng)目：彈簧實(shí)際剛度：P’=Pd’/n=12.800/7=1.829（kg/mm），與要求高度相近。總?cè)?shù)：n1=n+2=9自由高度：H0=n+1.5d=7x2.82+1.5x1.6=22.14（mm），圓整取標(biāo)準(zhǔn)值22彈簧實(shí)際節(jié)距：P=（H0-1.5d）/n=（22-1.5x1.6）/7=2.8（mm）工作極限負(fù)載下的變形：Fj=Pj/P’=12.741/1.83=6.96因取τj=1.25[τ]π,根據(jù)表9-2，[τ]=1.25[τ]π，所以τj=[τ]故：Pj等于同樣規(guī)格彈簧的第二類類彈簧的最大工作負(fù)荷，從表9-11REF_Ref6680\r\h[21]查得Pj=12.741.最大工作負(fù)荷下的變形：Fn=Pn/P’=5.5/1.829=3（mm）最小的負(fù)荷下的變形：F1=P1/P’=0（mm）最大的工作負(fù)荷下高度：Hn=H0-Fn=22-3=19（mm）最小工作負(fù)荷下高度：Hi=H0-Fi=22-0=22（mm）工作極限下的高度：Hj=H0-Fj=22-6.96=15.04（mm）展開長度：L=Ixn1=25.120x9=226.08（mm）細(xì)長比：b=H0/D2=22/8=2.75<5.3（12）故穩(wěn)定。我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)只對(duì)彈簧19的設(shè)計(jì)計(jì)算校核進(jìn)行詳盡的說明，其它的彈簧的設(shè)計(jì)步驟與此相同，這里省略了。4總結(jié)在本次的加工中心換刀機(jī)械手的過程中，主要完成了以下設(shè)計(jì)工作：1）對(duì)機(jī)械手的各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出來設(shè)計(jì)方案，并選出來一種最有方案進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)：2）對(duì)所選的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案中換刀機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析；3）對(duì)加工中心換刀機(jī)械手的手指夾緊力進(jìn)行了分析與計(jì)算，并對(duì)其關(guān)鍵部位進(jìn)行了校核，以保證換刀的可靠性；4）確定了機(jī)械手各部分運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5）對(duì)在機(jī)械手中出現(xiàn)的齒輪、軸等重要零部件通過計(jì)算確定尺寸并進(jìn)行了安全校核。在完成這些工作的同時(shí)，在設(shè)計(jì)中我獲得了不少設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和想法，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）可以根據(jù)刀具重量的不同計(jì)算不同的手指夾緊力。本次設(shè)計(jì)中選擇的5.5kg的重量代表刀庫中刀具的最大重量；2）在刀庫中刀具排列不是很密集的情況下，也可以選擇雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手中不帶可伸縮手臂種類的機(jī)械手，這樣可以簡化設(shè)計(jì)，減少成本；3）對(duì)于機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，也可以選用氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或者機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置；4）在設(shè)計(jì)過程中當(dāng)設(shè)計(jì)某部分時(shí)，要結(jié)合考慮到其他因素的影響和限制，要把部分和整體有機(jī)地結(jié)合起來，尋找適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案和辦法，讓我們認(rèn)識(shí)到將來無論認(rèn)識(shí)什么事都要系統(tǒng)地、全面地認(rèn)識(shí)它。經(jīng)過以上設(shè)計(jì)方案的選擇和計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的換刀機(jī)械手可以成功的達(dá)到給定的技術(shù)要求并可以準(zhǔn)確的完成在加工中心的換刀任務(wù)，即可以使機(jī)械手做到[開始—手架伸出—手臂旋轉(zhuǎn)抓住刀具—手臂旋轉(zhuǎn)到換刀位置—換刀—帶著舊刀回到倒庫位置還刀—手臂返回—手架收縮—結(jié)束]的換刀過程在3s完成，并需要保證換刀過程中的可靠性、安全性、準(zhǔn)確性。參考文獻(xiàn)李后上.基于RFID的數(shù)控機(jī)床刀具識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].江蘇：南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.劉娜.數(shù)控系統(tǒng)譯碼機(jī)制研究[D].吉林：吉林大學(xué),2012.戴勤.自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究[D].江蘇：蘇州大學(xué),2012.白春良.自動(dòng)換刀裝置在中小型立式加工中心的應(yīng)用[J].山西建筑,2014，(5):231～232張艷.基于創(chuàng)新技法的數(shù)控車削中心設(shè)計(jì)[D].陜西：長安大學(xué),2013.謝冬冬.22T/h鋁錠翻轉(zhuǎn)機(jī)氣液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].甘肅：蘭州理工大學(xué),2014董鋒許驥等.加工中心盤式刀庫自動(dòng)換刀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011郭琦洪炳熔.空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法[M].中國宇航出版社，2010宋明寬.精密刀庫機(jī)械手換刀位置調(diào)整刀具[J].2010戴勒.自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究[D].蘇州大學(xué).2010譚光恒.大型刀庫及自動(dòng)換刀裝置的研制[J].機(jī)械工程師，2010謝劍.軸承保持架上料機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析[D].吉林：長春理工大學(xué),2011.熊光華.數(shù)控機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2陳蕾.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2006，(9):176～177.劉光淼.數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置故障與維修[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2019(09):16.王鑫,陳俠.數(shù)控加工中心換刀系統(tǒng)故障分析[J].設(shè)備管理與維修,2021(06):45-46.張偉中,徐志鵬,潘潮輝,徐曉風(fēng).FANUC立式加工中心機(jī)械手刀庫設(shè)計(jì)[J].設(shè)備管理與維修,2020(11):92-94.范巍,范超毅.加工中心鏈?zhǔn)降稁斓?/p>